儲(chǔ)熱型水工質(zhì)太陽能蒸鍋系統(tǒng)完成示范驗(yàn)證

中國(guó)科學(xué)院電工研究所與廣東五星太陽能股份有限公司聯(lián)合自主研發(fā)的“儲(chǔ)熱型水工質(zhì)太陽能蒸鍋系統(tǒng)”已完成示范驗(yàn)證，成果可直接產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

據(jù)悉，儲(chǔ)熱型水工質(zhì)太陽能蒸鍋系統(tǒng)是基于廣東省引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“大功率太陽能中高溫鍋爐研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”而開發(fā)，旨在解決目前導(dǎo)熱油工質(zhì)的太陽能蒸汽系統(tǒng)應(yīng)用于餐廚領(lǐng)域中食品安全風(fēng)險(xiǎn)大和成本高的問題。

五星公司建造的大功率太陽能中高溫鍋爐

該系統(tǒng)以水為儲(chǔ)熱、傳熱工質(zhì)，基于CPC集熱和定壓集熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效集熱與儲(chǔ)熱，采用閃蒸技術(shù)直接產(chǎn)出清潔蒸汽，用于公共食堂廚房炊事、消毒等。系統(tǒng)采用雙重電輔助加熱控制，通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠快速、高效、穩(wěn)定的產(chǎn)生蒸汽蒸飯、燒開水和餐具消毒，同時(shí)確保食品衛(wèi)生的安全性；也解決目前導(dǎo)熱油太陽能蒸鍋系統(tǒng)易泄露、換熱效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高的問題。系統(tǒng)設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)容量裝配于不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱中，集成度高，便于運(yùn)輸、安置與管理。

系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有：高效集熱與儲(chǔ)熱技術(shù)、自動(dòng)定壓技術(shù)、儲(chǔ)熱閃蒸集成技術(shù)、防凍技術(shù)、運(yùn)行控制等。

大功率太陽能中高溫鍋爐驗(yàn)證實(shí)景

區(qū)別于已有的導(dǎo)熱油型太陽能蒸鍋系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開發(fā)以軟水為傳熱、儲(chǔ)熱工質(zhì)的太陽能蒸鍋系統(tǒng)。設(shè)計(jì)大聚光比非跟蹤聚光型CPC太陽能集熱器陣列實(shí)現(xiàn)高效低成本集熱，研發(fā)了自動(dòng)定壓技術(shù)，提升系統(tǒng)壓力抑制集熱過程中汽化、氣蝕，增強(qiáng)換熱。研發(fā)出了儲(chǔ)熱閃成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱器內(nèi)直接閃蒸產(chǎn)生清潔蒸汽，無需二次換熱，產(chǎn)蒸汽效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。

為了保證炊事的高等級(jí)食品安全性，水工質(zhì)中杜絕加入任何防凍添加劑；而在北方冬季容易發(fā)生水工質(zhì)凍結(jié)，造成不可逆性破壞。為此，團(tuán)隊(duì)針對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開發(fā)了物理防凍技術(shù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高效、低成本集熱、儲(chǔ)熱、放熱，保證冬季系統(tǒng)安全運(yùn)行。

運(yùn)行原理

太陽能集熱器陣列接受太陽輻射能量而升溫，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅髋c第二溫度傳感器的溫度差超過設(shè)定上限值時(shí)，控制器啟動(dòng)循環(huán)泵使儲(chǔ)熱器中的軟水在集熱回路中循環(huán)，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅髋c第二溫度傳感器的溫度差低于設(shè)定下限值時(shí)，控制器關(guān)閉循環(huán)泵。在太陽輻照好的條件下，軟水逐步被集熱器陣列加熱至飽和態(tài)，形成高溫高壓的飽和水儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱器中。

當(dāng)需要蒸飯時(shí)，把需要蒸制的食物置入蒸箱后關(guān)好蒸箱門，當(dāng)儲(chǔ)熱器中的水溫高于設(shè)定上限值時(shí)，通過控制器使壓力調(diào)節(jié)閥開啟，儲(chǔ)熱器內(nèi)部壓力降低，飽和水因壓力降低而閃蒸出大量飽和蒸汽，蒸汽經(jīng)過蒸汽管輸入至蒸箱進(jìn)行蒸飯，蒸箱中多余的蒸汽由排汽閥排至大氣。

控制器通過控制壓力調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)輸入蒸箱的飽和蒸汽壓力。在太陽輻照差的條件下，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳒y(cè)得儲(chǔ)熱器內(nèi)水溫低于設(shè)定溫度上限值時(shí)，控制器完全開啟壓力調(diào)節(jié)閥并啟動(dòng)第一電加熱器產(chǎn)生蒸汽輸入至蒸箱蒸飯。

當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳒y(cè)得儲(chǔ)熱器內(nèi)水溫低于設(shè)定溫度下限值時(shí)，開啟電磁閥使儲(chǔ)熱器中的熱水經(jīng)熱水管進(jìn)入到蒸箱的水槽中，控制器再開啟第二電加熱器加熱水槽中的水產(chǎn)生蒸汽蒸飯。當(dāng)液位傳感器監(jiān)測(cè)到儲(chǔ)熱器中的水位低于設(shè)定下限值時(shí)，控制器通過補(bǔ)水管為儲(chǔ)熱器補(bǔ)充軟水，當(dāng)液位傳感器監(jiān)測(cè)到儲(chǔ)熱器中的水位達(dá)到設(shè)定上限值時(shí)，停止軟水補(bǔ)充。